ОБЩИЕ ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ.
Сущность и назначение работ по организации мониторинга
состояния внешней среды при разработке месторождений полезных ископаемых и подземном строительстве.
Общей тенденцией развития горной промышленности во всём мире является увеличение объёмов добычи полезных ископаемых, вовлечение в эксплуатацию всё более бедных руд, проведение горных работ во всё более тяжёлых горно-геологических условиях. Это приводит ко всё более возрастающим воздействиям на окружающую среду, что проявляется в резком ухудшении экологического состояния окружающей среды со всеми отсюда вытекающими последствиями для живой и неживой природы, а также для человека. Подобное состояние характерно для всех регионов мира, при этом в отдельных случаях, уже достаточно многочисленных, ситуация становится катастрофической или весьма близкой к ней.
Проследим отмеченные моменты на примере разработки Хибинских апатитовых месторождений.
Здесь ведение горных работ с 1935 г. до настоящего времени привело к перемещению более 1 миллиарда м3 горных пород. Сейчас возникла ситуация, когда горные работы на некоторых соседних рудниках настолько близко подошли друг к другу, что образуют практически непрерывное очистное пространство.
Об ухудшении условий отработки месторождений можно судить по современному состоянию горных работ на рудниках Хибинского массива, которое характеризуется началом отработки глубоких подземных горизонтов, расположенных ниже уровня дна долин и ведением горных работ в стыковочных зонах между подземными рудниками и карьерами. Это ведет к усложнению и без того непростой геомеханической ситуации в районе крупномасштабных горных работ и, как следствие, к активизации деформационных процессов в массиве, межблоковым подвижкам, повышению уровня сейсмичности, реализации крупных горных и горно-тектонических ударов, возникновению техногенных землетрясений.
В создавшейся ситуации выходом является разработка специального комплексного подхода к оценке уровня воздействий на окружающую среду, непрерывный контроль её состояния с выдачей своевременных прогнозов и разработкой необходимых профилактических мер по предотвращению различного рода катастрофических явлений.
Применительно к вопросам геомеханики подобный подход реализуется путём организации комплексного мониторинга деформационных процессов, происходящих в массиве горных пород.
Современная концепция мониторинга каких-либо процессов или явлений, в том числе и деформационных процессов в массиве горных пород, включает в себя следующие обязательные компоненты:
* первоочередную разработку математических или иных моделей контролируемых процессов;
* выбор и расчет приоритетных контролируемых параметров;
* измерение этих параметров в натурных условиях;
* сопоставление расчетных и измеренных величин с целью внесения необходимой коррекции принятых моделей;
* оценку современного состояния контролируемого объекта путём сопоставления измеренных и прогнозно-критических значений наблюдаемых параметров;
* разработку технических мер по обеспечению эффективности и безопасности горных работ;
* контроль реализации разработанных технических мер и их корректировка.
Как видим, здесь натурные измерения являются одной из необходимых, может быть даже основных, но отнюдь не исчерпывающих частей мониторинга массива горных пород. Между тем необходимо отметить, что до сих пор весьма распространены попытки свести мониторинг только к непрерывным натурным наблюдениям, чем существенно сужается общий подход к решению этой проблемы и наносится определённый ущерб в виде напрасно затраченных средств, времени и труда без надлежащего успеха.
Надо сказать, что первые попытки решения проблем организации мониторинга состояния внешней среды относятся к весьма недавнему времени и пока нельзя привести ни одного примера её окончательного решения. В основном предложены лишь общие подходы и в большинстве случаев работы по организации мониторинга находятся в самой начальной стадии. Эта ситуация в полной мере относится и к вопросам мониторинга деформационных процессов в массивах пород, т.е. к вопросам организации геомеханического мониторинга.
Учитывая такое положение, рассмотрим данную тему на конкретном примере решения проблем мониторинга окружающей среды для весьма актуальных, но к настоящему времени пока не реализованных, подземных сооружений с ядерными технологиями. Именно для подобных сооружений вопросы организации мониторинга внешней среды являются жизненно необходимыми и безотлагательными. Кроме того, эти сооружения с точки зрения воздействий на окружающую среду являются наиболее универсальными, поскольку совмещают в себе все особенности подземных сооружений с радиационно-опасными и тепловыделяющими объектами.
